まとめ
解説
物体が静止し続けるためには、平行移動を引き起こす「力のつり合い」と、回転を引き起こす「モーメントのつり合い」の両方が成立している必要があります。てこの原理において、棒が水平に静止する条件は、支点を中心とした左側のモーメント(重さ×距離)の合計と、右側のモーメントの合計が等しくなることです。
実戦的な計算では、棒自体の重さを考慮することが不可欠です。太さが一様な棒であれば、その幾何学的な中心を「重心」とし、棒の全重量がその一点に集中して作用しているとみなしてモーメントを算出します。また、複数の支点やばねばかりで支える場合、上向きに支える力の合計は、吊り下げたおもりの重さと棒自体の重さの合計に必ず一致します。この「上下の力のつり合い」は、未知の荷重や支点にかかる力を導き出す際の重要な手がかりとなります。
「つり合い」とは、いくつかの力がぶつかり合って、ちょうど打ち消し合っている状態のことです。たとえば、シーソーで同じ体重の友達と乗って、地面と水平に止まっているとき、力はつり合っています。
2つの力がつり合うためには、3つの約束があります。1つめは、力の大きさが同じであること。2つめは、向きが正反対であること。3つめは、一直線上に並んでいることです。このどれか1つでも欠けると、物は動き出してしまいます。
てこや滑車(かっしゃ)を使うときも、このつり合いの考え方がとても大切です。重い物を小さな力で持ち上げることができるのは、道具を使って力のつり合いをうまく利用しているからなのです。理科の計算では、棒の重さや、おもりを吊るす場所からのきょりを考えて、左右のバランスを計算します。
水の中に入ると体がふわふわ浮くのは、水が下から押し上げてくれる「浮力」という力が働いているからです。これも、自分の重さと水が押し上げる力がつり合おうとしている証拠なんですよ。
テストでの問われ方・理解度チェック
記事の内容に誤りがありますか?
⚠️ 修正を提案する